車文亮

科技創(chuàng)新是人類社會(huì)和國(guó)家發(fā)展的第一驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)下經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展在創(chuàng)造力方面對(duì)有著明顯優(yōu)勢(shì)的技術(shù)型人才的需求逐漸增加。STEAM教育理念打破了學(xué)科的界限，學(xué)生可以通過對(duì)學(xué)科知識(shí)的融合與遷移解決各種實(shí)際問題，這一優(yōu)勢(shì)也逐漸進(jìn)入了初中階段的數(shù)學(xué)教學(xué)工作者的視野。本文基于初中數(shù)學(xué)中的幾何和圖形部分知識(shí)的視角，簡(jiǎn)單探討了傳統(tǒng)初中數(shù)學(xué)教學(xué)工作中暴露的各種不足，將STEAM教育理念在初中幾何與圖形中的應(yīng)用作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，從問題的多維度思考并探索理論知識(shí)和實(shí)踐生活的有效融合策略。在我國(guó)素質(zhì)教育工作逐漸深化的影響下，初中階段的數(shù)學(xué)教學(xué)工作需要同時(shí)面向現(xiàn)代、未來以及世界，逐漸滿足現(xiàn)實(shí)生活在人才方面的需求。STEAM作為一種跨學(xué)科知識(shí)，融合了現(xiàn)代化教育理念，集合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的綜合能力，確保學(xué)生能夠在知識(shí)學(xué)習(xí)、遷移應(yīng)用中了解基礎(chǔ)知識(shí)及學(xué)科知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力的發(fā)展有非常重要的作用。

一、傳統(tǒng)初中數(shù)學(xué)教學(xué)工作中暴露出的不足

第一，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容生成的教學(xué)目標(biāo)缺乏明確性。初中數(shù)學(xué)教學(xué)大綱是教師備課以及落實(shí)各部分知識(shí)教學(xué)的理論指導(dǎo)。教師可以依賴大綱提出的要求以及真實(shí)教學(xué)內(nèi)容生成課堂教學(xué)目標(biāo)，但并未在目標(biāo)制定之前開展相應(yīng)的針對(duì)性分析，這意味著最終形成的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、認(rèn)知思維發(fā)展能力等方面存在脫節(jié)甚至于沖突，影響教學(xué)目標(biāo)在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方面導(dǎo)向作用的發(fā)揮。

第二，慣用的數(shù)學(xué)教學(xué)模式單一化。我國(guó)素質(zhì)教育要求教育工作者摒棄之前用單一分?jǐn)?shù)評(píng)論學(xué)生優(yōu)劣的思想。但實(shí)際上，數(shù)學(xué)作為學(xué)生中考和高考的重要學(xué)科，考慮到初中階段的學(xué)生面臨著高中升學(xué)的較大壓力，教師的工作中心通常集中在學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)技能的強(qiáng)化以及考試分?jǐn)?shù)提升兩方面，理論知識(shí)灌輸以及課后習(xí)題機(jī)械化訓(xùn)練等方法的應(yīng)用極為普遍。雖然學(xué)生能夠運(yùn)用相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)解決程序化問題，但學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性受到明顯阻礙，對(duì)學(xué)生的思維和邏輯發(fā)展產(chǎn)生的影響深遠(yuǎn)，也就是“會(huì)學(xué)不會(huì)用”。

第三，教師對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)尚未和其他學(xué)科之間建立關(guān)聯(lián)。現(xiàn)如今，部分教師的教學(xué)視野單純局限在自己所處專業(yè)的教學(xué)中，尚未建立完善的學(xué)科跨越式教學(xué)理念，并未將數(shù)學(xué)與工程、技術(shù)、藝術(shù)等多個(gè)專業(yè)的領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)。學(xué)生只能解決有關(guān)教材和試卷上的各種抽象化問題，對(duì)于實(shí)際生活觀念的真實(shí)問題卻無法靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行解答，這對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的關(guān)鍵能力培養(yǎng)都會(huì)產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。

二、初中數(shù)學(xué)圖形與幾何知識(shí)教學(xué)中應(yīng)用STEAM交易理念的可行性

（一）理念內(nèi)涵貼近學(xué)科知識(shí)邏輯性要求

同為理科學(xué)科的物理、化學(xué)能夠借助實(shí)驗(yàn)推論方式得出最終的結(jié)論，以各種邏輯方法辨別基礎(chǔ)探索理論知識(shí)的真?zhèn)?。?shù)學(xué)知識(shí)本身對(duì)邏輯方面的要求極高，只有問題的解決邏輯嚴(yán)密到無懈可擊，方能得出正確的結(jié)論，尤其是在初中數(shù)學(xué)的圖形和幾何知識(shí)中體現(xiàn)得最為明顯。數(shù)學(xué)知識(shí)的遷移應(yīng)用以及現(xiàn)實(shí)問題的解決對(duì)學(xué)生在數(shù)學(xué)常識(shí)理解方面的要求相對(duì)較高，需要學(xué)生完全掌握數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)的邏輯。STEAM教育理念要求學(xué)生在親身探索、解決的過程中對(duì)不同學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系進(jìn)行感受，對(duì)知識(shí)的遷移以及綜合使用產(chǎn)生持續(xù)的反思、糾正和發(fā)展，確保學(xué)生在思想上認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)知識(shí)固有的邏輯性。

（二）理念貼合數(shù)學(xué)知識(shí)抽象的需求

與小學(xué)階段的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)相比，初中階段教材中的各項(xiàng)數(shù)學(xué)內(nèi)容僅僅是將知識(shí)體系中最為單純的數(shù)量、空間進(jìn)行了保留，要求學(xué)生根據(jù)自身的思維和邏輯想象探索出基礎(chǔ)概念。學(xué)生對(duì)幾何和圖形知識(shí)體系中黃金分割和位似理解和記憶的難度較大，這與教師慣用的理論知識(shí)灌輸教學(xué)模式有著不可分割的聯(lián)系。即便學(xué)生能夠憑借自己的理解強(qiáng)行記憶位似的價(jià)值和作用，但在問題解決過程中的知識(shí)應(yīng)用機(jī)械化、刻板特征十分明顯。STEAM教育理念本質(zhì)上是科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程、數(shù)學(xué)五大學(xué)科的結(jié)合，要求學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以跨學(xué)科的形式理解，并在現(xiàn)實(shí)問題中進(jìn)行靈活遷移應(yīng)用，確保學(xué)生能夠在親身數(shù)學(xué)實(shí)踐中得出正確的結(jié)論，對(duì)學(xué)生綜合能力的發(fā)展有著良好的促進(jìn)作用。

三、初中階段的數(shù)學(xué)圖形與幾何中的STEAM教育理念設(shè)計(jì)和應(yīng)用思路

（一）總體理念的應(yīng)用思路

結(jié)合教育界對(duì)STEAM理念的研究成果發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)工作中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用通?？梢詫⒆钍煜さ捻?xiàng)目式教學(xué)作為出發(fā)點(diǎn)。教師要綜合考量學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)的理解和積累方面的具體情況，基于學(xué)科關(guān)鍵問題和核心素養(yǎng)的要求，提出學(xué)習(xí)項(xiàng)目及核心問題，將目前學(xué)生能夠接觸到的課程和學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目式的轉(zhuǎn)化?？傮w而言，基于STEAM教育理念在初中數(shù)學(xué)幾何和圖形教學(xué)中應(yīng)用，首先，教師需要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，創(chuàng)設(shè)與核心素養(yǎng)和學(xué)科核心問題密切關(guān)聯(lián)的真實(shí)生活情境，確保學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)下自行發(fā)掘需要解決的真實(shí)問題，明確本堂課學(xué)習(xí)的重要任務(wù)。其次，教師可以科學(xué)合理劃分學(xué)習(xí)小組，帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)基礎(chǔ)知識(shí)逐漸生成相應(yīng)的問題解決方案，確保學(xué)生能夠?qū)⒁呀?jīng)成型的解決方案進(jìn)行貫徹實(shí)施，配合小組成員之間的相互溝通以及交流，形成相應(yīng)的問題答案。最后，教師需要對(duì)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的具體態(tài)度行為和最終的結(jié)果進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)和反饋。

（二）具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

一般而言，幾何和圖形中STEAM教育理念的具體應(yīng)用，需要教師要優(yōu)先明確課堂教學(xué)的具體任務(wù)以及主題，并以教材內(nèi)容和課程大綱的要求作為出發(fā)點(diǎn)，確立符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)，并落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備和教學(xué)過程的設(shè)計(jì)工作，配合后續(xù)教學(xué)評(píng)價(jià)工作機(jī)制，引領(lǐng)學(xué)生親身經(jīng)歷整個(gè)數(shù)學(xué)知識(shí)形成和應(yīng)用的過程。

比如，“測(cè)量旗桿的高度”是初中數(shù)學(xué)幾何和圖形內(nèi)容的學(xué)習(xí)結(jié)束之后的綜合性實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生對(duì)相似三角形基礎(chǔ)知識(shí)的理解、認(rèn)知基本達(dá)到了初步的要求。教師以這種綜合實(shí)踐活動(dòng)作為項(xiàng)目主題，確保學(xué)生能夠在實(shí)踐問題解決的過程中，對(duì)于章節(jié)中涉及的各項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行二次復(fù)習(xí)和理解，以此促進(jìn)學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活問題科學(xué)探究以及知識(shí)遷移能力的提升。

作為教材學(xué)習(xí)完成之后的實(shí)踐活動(dòng)，旗桿高度測(cè)量的內(nèi)容是為了幫助學(xué)生結(jié)合已有的相似三角形知識(shí)體系形成旗桿測(cè)量活動(dòng)的合理方案，具體的教學(xué)目標(biāo)是通過學(xué)生小組活動(dòng)的實(shí)施對(duì)相似三角形的判定因素、基礎(chǔ)性質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用和二次復(fù)習(xí)，確保學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐問題解決能力能夠得到提升。首先，教師需要將天安門廣場(chǎng)每日升國(guó)旗儀式的視頻通過多媒體設(shè)備進(jìn)行播放，引出核心的問題，讓同學(xué)們思考五星紅旗的具體高度，學(xué)生會(huì)優(yōu)先想到需要測(cè)量旗桿的高度。教師則可以以此為契機(jī)引領(lǐng)學(xué)生借助已有的相似知識(shí)體系進(jìn)行學(xué)校旗桿高度的測(cè)量。其次，教師需要將學(xué)生劃分成多個(gè)學(xué)習(xí)小組，針對(duì)小組測(cè)量方案的缺陷給出針對(duì)性的指導(dǎo)，并為學(xué)生小組提供必要的測(cè)量工具，幫助學(xué)生掌握這些工具的正確使用方法，保證后續(xù)結(jié)果的測(cè)量精準(zhǔn)性。在學(xué)生進(jìn)行旗桿高度測(cè)量實(shí)踐活動(dòng)中，教師在巡查的同時(shí)，需要為學(xué)生提供必要的幫助，并對(duì)學(xué)生在實(shí)踐中的方案整理、過程實(shí)施和創(chuàng)新狀況給予初步判斷，這也是后續(xù)多元化評(píng)價(jià)不可或缺的重要內(nèi)容。最后，在項(xiàng)目完成之后，教師需要邀請(qǐng)各學(xué)生小組匯報(bào)自己的成果，對(duì)各個(gè)小組成員提出的各種建議和優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行適當(dāng)給予補(bǔ)充，也可以將小組以及成員之間的自我評(píng)價(jià)、相互評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行收集、整理和反思。

四、初中階段數(shù)學(xué)圖形與幾何中STEAM理念應(yīng)用的策略

（一）促進(jìn)學(xué)生對(duì)問題的多維度思考和探索

考慮到進(jìn)入初中階段的學(xué)生正處于青春期，自我意識(shí)逐漸覺醒，并且對(duì)于自己存在的各種優(yōu)缺點(diǎn)能夠形成較為客觀全面的認(rèn)知，在思想方面不希望受到來自家長(zhǎng)和教師的約束，STEAM教育理念則是解決了傳統(tǒng)教育工作方法的單一問題，教師尊重和認(rèn)可學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過程中的多元化選擇，并且可以將各種創(chuàng)意元素逐步融入課堂教學(xué)，確保學(xué)生能夠在快樂的氛圍下對(duì)同一個(gè)問題進(jìn)行多維度的思考。

比如，在幾何圖形這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)后，教材的探究性問題要求學(xué)生從多個(gè)層面觀察9個(gè)正方體拼成的立體圖形，思考可以得出的平面圖形種類。實(shí)際上，這一探究問題是平面與立體幾何之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的典型例題。首先，教師可以將學(xué)生日常生活中最為常見的各種立體藝術(shù)作品、手工作品、建筑模型作為知識(shí)拓展的基礎(chǔ)，將學(xué)生進(jìn)行小組劃分，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有的想象力和創(chuàng)造力對(duì)各種工具和幾何圖形進(jìn)行相應(yīng)的立體結(jié)合創(chuàng)作和思考。比如喜愛建筑模型的學(xué)生小組可以利用各種紙質(zhì)幾何圖形搭建自己想象中的或者是世界上有名的建筑物，并在建立的過程中思考建筑物具體的抽象幾何圖形來源以及展開圖的具體表現(xiàn)和特征；偏好手工藝術(shù)愛好方面的學(xué)生可以利用廢紙、塑料和3D打印等資源設(shè)計(jì)、創(chuàng)作手工藝術(shù)作品。其次，在全體小組完成作品設(shè)計(jì)后，教師可集中收集、展示不同小組的手工成品，讓不同的小組成員之間進(jìn)行相互評(píng)價(jià)，包括幾何圖形的特點(diǎn)以及與本組手工產(chǎn)品之間的區(qū)別。這種教學(xué)方法很好地發(fā)揮了STEAM教育理念在信息技術(shù)、手工制作、繪畫等方面的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生能夠針對(duì)這種體積和平面相互轉(zhuǎn)化的問題從多個(gè)層面進(jìn)行思考，這對(duì)學(xué)生綜合能力的發(fā)展和培養(yǎng)具有十分顯著的促進(jìn)作用。

（二）實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐生活的有效融合

STEAM教育理念是集工程、技術(shù)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多種學(xué)科知識(shí)的現(xiàn)代化教育理念，提倡學(xué)生在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、理解和記憶之后，與實(shí)踐生活問題進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保靈活運(yùn)用各種基礎(chǔ)知識(shí)，解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，以此將傳統(tǒng)數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)存在的時(shí)間和空間局限全面打破，在日常生活中逐漸形成時(shí)刻應(yīng)變、探索創(chuàng)新、自主思考等方面的數(shù)學(xué)綜合能力，這也是后續(xù)高中數(shù)學(xué)和高等數(shù)學(xué)持續(xù)學(xué)習(xí)的必要基礎(chǔ)條件。

比如，在帶領(lǐng)學(xué)生共同學(xué)習(xí)幾何圖形這方面知識(shí)時(shí)，教師需要以現(xiàn)實(shí)生活中存在的各種事物作為出發(fā)點(diǎn)，幫助學(xué)生將圖形知識(shí)中包含的內(nèi)涵進(jìn)行發(fā)掘、探索和理解。同時(shí)，教師在課堂環(huán)節(jié)中也可以讓學(xué)生向其他同學(xué)展示自己在課前搜集到的各種幾何形狀的物體，并基于幾何物體提出趣味性問題，配合學(xué)生的積極討論設(shè)置知識(shí)競(jìng)賽活動(dòng)，確保學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)和問題探索方面保持積極性，讓學(xué)生成為課堂知識(shí)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的主人，學(xué)生彼此之間也要進(jìn)行知識(shí)的相互交流和探索，也可以幫助其保持對(duì)知識(shí)技能學(xué)習(xí)和應(yīng)用的敏感性。

五、結(jié)語

總體而言，集成化、綜合化的STEAM教育理念與初中數(shù)學(xué)階段的幾何和圖形知識(shí)的融合需教師結(jié)合教學(xué)大綱以及教學(xué)內(nèi)容，從教學(xué)目標(biāo)的確立以及課堂環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、活動(dòng)方案的實(shí)施、活動(dòng)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行優(yōu)化，確保學(xué)生能夠以教師的引導(dǎo)和數(shù)學(xué)教材作為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)同一個(gè)問題進(jìn)行綜合思考和動(dòng)手實(shí)踐，真正建立起理論知識(shí)和現(xiàn)實(shí)生活之間的關(guān)聯(lián)，讓數(shù)學(xué)知識(shí)回歸于生活。